[實用新型]一種掩埋于物體內部的分布式應變和溫度監測光纜

有效

• 申請號: 201220336245.8
• 申請日: 2012-07-11
• 公開（公告）號: CN202693879U
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 鄭歡;葛輝良;曹云龍;桑衛兵;馮亞非
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一五研究所
• 主分類號: G02B6/44
• 分類號: G02B6/44;G01B11/16;G01K11/32
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 陳繼亮

技術領域

本實用新型涉及光纜領域，主要是一種掩埋于物體內部的分布式應變和溫度監測光纜，能掩埋進物體內部作為傳感器使用。

背景技術

近年來，基于布里淵散射的分布式光纖傳感技術（BOTDA）得到廣泛的應用。當超過布里淵功率閾值的激光脈沖打入光纖中，激光脈沖的能量將從高頻向低頻發生遷移，頻率偏移量f滿足下式給出：

f=2nv/λ

其中n為光纖的折射率，v為光纖中的聲速，λ為激光脈沖的波長。

由于聲速v與光纖的應變和溫度有關，故可以將光纖做成光纜與被測物粘接，利用光纖中的布里淵頻移量間接測量被測物所受的形變和溫度。因此能夠實現應變或溫度測量的傳感光纜是基于布里淵散射的分布式光纖傳感器的一項核心組件。另一方面，由于在建筑學、地球物理、橋梁建造、地質勘探等領域，要求對鋼筋結構、巖石材料、混凝土結構、樓宇等物體內部的應變分布和演變情況進行監測，所以應用于物體內部應力監測的分布式應變溫度傳感光纜在橋梁安全、大壩沖擊、樓宇建筑、隧道施工等方面具有廣泛的應用前景。

傳統的光纜成纜工藝要求光纜具有抗拉抗壓特性，因此多采用加固件進行結構支撐，但由于應變反映的是光纜的拉伸或壓縮能力，增強抗拉抗壓特性可能使光纜的拉伸或壓縮能力降低，故進行加固后的光纜對于應變的感知能力下降。故應研究一種加固光纜的應變增敏方案。

目前國外對于應變或溫度傳感光纜進行了大量的研究工作。如日本Neubrex公司就設計實現了FN-SIL-1型光纜，該光纜雖然可用于對物體的內應變進行監測，但該光纜的抗拉能力有限，在4000N的拉力下易發生斷裂。該公司設計的FN-SSL-3系列，采用的是兩根相同的帶狀光纖，只能測試應變信息，無法給出溫度特性，而且它采用泡沫粘合材料進行粘接，不利于惡劣環境和長時間監測，并且工程上難以實施。

國內在此方面也有相關的研究，部分實用新型也形成了專利，但都存在不同的缺陷和不足。如實用新型201020686743.6公開了一種溫度應變感測光纜，其技術方案是在護套底部附著膠黏層以解決光纜與被測結構的粘接工藝問題。該技術方案沒有解決光纜的工程防護，以及光纜除膠黏層以外部分與被測結構的粘接工藝問題。實用新型201020650002.2公開了一種鎧裝保護的全緊結構分布式應變傳感光纜，其技術方案是對于緊套光纖進行鎧裝，以增強光纜強度，但由于光纜強度增強的同時，應變感知能力也隨之降低，此外該技術方案無法對溫度和應變量同時測量。

發明內容

本實用新型的目的在于克服現有技術存在的不足，而提供一種掩埋于物體內部的分布式應變和溫度監測光纜，以解決物體內部每個位置點溫度和應變同時測量、應變增敏、抗拉抗壓特性增強、工程易實現和防護的問題。

本實用新型的目的是通過如下技術方案來完成的，它包括一根用于測量應變的應變光纖纖芯、至少五根軸對稱加固件、至少一根用于測量溫度的、與應變光纖纖芯型號相同的溫度光纖纖芯；所述的應變光纖纖芯外緊包有應變光纖護套，所述的軸對稱加固件與應變光纖護套等徑，且與應變光纖護套以光纜中心為軸呈軸對稱；該光纜中心上設有溫度光纖纖芯，該溫度光纖纖芯和溫度光纖護套加入抗拉填充物；該應變光纖纖芯、軸對稱加固件及溫度光纖纖芯分布于工程防護層內。

作為優選，所述的應變光纖纖芯和溫度光纖纖芯是同種、單模光纖。

作為優選，所述的溫度光纖護套是金屬圓管。

作為優選，所述的工程防護層采用無鹵阻燃材料制成。

本實用新型的有益效果為：1、通過引入應變纖和溫度纖，解決了物體內部每個位置點的溫度和應變信息同時測量的問題；2、將應變纖和溫度纖絞結，增強了應變纖的應變感知能力；3、采用抗拉填充物，增強了溫度纖的抗拉強度；4、采用軸對稱式的加固件，在增強光纜的抗拉和抗壓強度的同時，也保證了方案的可實施性；5、通過引入保護套，解決了光纜水密、油密、耐酸堿、抗老化、無煙阻燃等工程防護問題。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

附圖中的標號分別為：1、應變光纖纖芯；2、應變光纖護套；3、軸對稱加固件；4、溫度光纖纖芯；5、抗拉填充物；6、溫度光纖護套；7、工程防護層。

具體實施方式